新型園林椅

◆江蘇省常熟市高新園中等專業學校 虞葉鳴 張易涵

園林椅多用于公園、社區等公共場所。隨著時代的發展，園林椅被大量應用到城市中，成為城市環境的組成部分之一。

太陽能照明燈通過太陽能進行發電，無需電纜，不會發生漏電等意外情況。直流控制器能確保蓄電池組不會因過充或過放而被損壞，同時具備光控、時控、溫度補償及防雷等功能。傳統的園林椅結構簡單、功能單一，公共區域的太陽能路燈占地面積大，獨立架設太陽能路燈造價較高。園林椅和路燈通常獨立布置，易影響周圍景觀布局。

為此，我們想在園林椅后面裝上遮陽傘，在遮陽傘的傘桿頂端裝上太陽能照明燈，將傘桿、太陽能路燈、園林椅集成在一起，使游客獲得更舒適的體驗。

圖1 新型園林椅設計圖

一、太陽能照明燈

太陽能照明燈頂部是太陽能電池板。在白天，太陽能電池組件向蓄電池組充電；在光線不足時，控制器控制將電能輸送給LED燈進行照明。

我們將太陽能照明燈裝在遮陽傘傘桿頂部，實現天亮燈滅、天黑燈微亮、有人路過燈高亮的功能。

二、遮陽傘開合系統

我們在遮陽傘的上、下端分別安裝限位開關，在傘桿底部安裝大扭矩直流減速775電機，通過電機正反轉實現遮陽傘的開合。

圖2 遮陽傘開合系統結構圖

1.開關控制遮陽傘開合系統

當游客在園林椅前認為需要遮陽時，按下按鈕，遮陽傘打開。無需遮陽時，按下按鈕，遮陽傘收攏。

2.自動感應開合系統

安卓手機自帶的感光器一般位于機身正面上端的一個小孔內。可通過感知小孔當前所在環境的光照強度，下載相關App對環境光照強度進行采樣，然后用采集到的環境光照強度作為光控模塊的輸入控制信號。

圖3 熱敏繼電器模塊結構示意圖

遮陽傘自動感應開合系統采用2套光控模塊、1套熱敏電阻繼電器。光控模塊1采集信號為陰天，即無需遮陽時的光照強度，所以整定光照強度較低。光控模塊2采集信號為光照強烈，需要遮陽時的光照強度，所以整定光照強度較高。熱敏電阻繼電器設定溫度為26 ℃。

三、電路設計原理

光控模塊1整定輸入光照強度閥值A（約8000 Lux，夏季上午8點左右的光照強度）較大，光控模塊2整定輸入光照強度閥值B（約800 Lux，傍晚的光照強度）較小。

當光照強度大于A時，直流電機反轉，遮陽傘打開，到達限位開關SQ2，直流電機停轉。當光照強度大于等于B而小于等于A時，直流電機不工作。當光照強度小于B時，直流電機正轉，遮陽傘收攏，到達限位開關SQ1，直流電機停轉。

圖4 電路原理圖

四、創新點

1.園林椅靠背后面設有遮陽傘，太陽能電池板和LED照明燈集成于遮陽傘傘桿頂端，一體化的設計減少了占地面積。

2.將太陽能發電系統、光控照明功能、遮陽傘開合系統、USB手機充電4種獨立功能整合在園林椅上，賦予了園林椅新的功能。

圖5 新型園林椅實物圖

專家點評

新型園林椅是一件改進型集成式創新的發明作品，其實用性特別強。這項作品的產生，體現了作者具備良好的創新熱情、技術運用能力與工匠意識。

其一，當看到公園里的普通座椅后，作者想到要用新技術將它改造得更好，使其更加現代化，使用更舒適。

其二，作者將環保、STEM理念與其掌握的環保節能技術等，科學地運用到這個作品上，使作品既節能、環保，又具有一定的觀賞性。

其三，作者對自己的作品有較理性的認識。在不斷改進、完善的同時，還大量使用驗證性實驗，直至作品達到一定的應用性程度，展示了作品過硬的使用效果。這是普高學生常常忽視的，也最需要加強的環節。

其四，作為發明人，作者對自己作品的創新點的提煉也較為準確。

總之，這是一個值得我們學習與借鑒的好項目。